JPWO2017002148A1 - ステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法、ならびに冷延鋼板を提供する。本発明のステンレス冷間圧延用素材は、質量%で、C:0.005〜0.025%、Si: 0.02〜0.50%、Mn: 0.55〜1.0%、P: 0.040%以下、S: 0.01%以下、Cr: 15.5〜18.0%、Ni: 0.01〜1.0%、Al: 0.001〜0.10%、N: 0.005〜0.025%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ、体積分率で5〜20%のマルテンサイト相と残部がフェライト相からなる金属組織を有し、さらに、鋼板表面に露出したフェライト相粒界のうち選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合が粒界全長の20%以下である。

Description

本発明は、十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法、ならびに冷延鋼板に関するものである。
フェライト系ステンレス鋼（鋼板）は、経済性と耐食性に優れているため、建材、家電製品または、厨房器具などのさまざまな用途に使用されており、その適用範囲は近年さらに拡大しつつある。これらの用途に適用するためには、耐食性だけでなく、表面性状に優れること、所定の形状に加工できる十分な成形性（伸びが大きい）と耐リジング特性に優れていることが求められる。
フェライト系ステンレス鋼の中でも、Crを16〜18質量%含有するSUS430は、上述した特性と価格のバランスに優れているため、汎用鋼として幅広い範囲で使用されている。
SUS430の製造過程では、一般的にバッチ焼鈍（箱焼鈍）による熱延板焼鈍が行われる。バッチ焼鈍は、熱延コイルを箱型の加熱炉内で焼鈍する方法で、加熱から冷却までを含めると数日から１週間程度の時間を要する。従って、現在鋼板の焼鈍方法として幅広く適用されている連続焼鈍に比べて、生産性が著しく低い。また、箱焼鈍では金属組織の回復は進行するものの再結晶が十分には生じず、リジングの要因とされる同一結晶方位を有するフェライト相の集合体（フェライトコロニー）が残存し易く耐リジング特性に劣る問題もある。
SUS430の熱延板焼鈍に連続焼鈍が適用されない理由として、連続焼鈍では焼鈍効果が不十分になりやすいことが挙げられる。通常、SUS430の熱延板焼鈍はフェライト単相温度域である800℃程度で行われる。バッチ焼鈍であれば、焼鈍温度において数時間以上保持されるため、再結晶や粒成長が十分に進行し、所望の焼鈍効果を得ることができる。一方、連続焼鈍では焼鈍温度での保持時間は数十秒から数分と短いため、バッチ焼鈍と同じ８００℃程度で焼鈍では再結晶や粒成長による熱延組織の破壊が十分に進まない。この場合、リジングの要因とされる同一結晶方位を有するフェライト相の集合体（フェライトコロニー）が残存し易く、耐リジング特性が大幅に低下してしまう。
上記の問題に対し、特許文献１には、質量%で、C：0.15%以下、Cr：13〜25%を含有した鋼の熱延板を、オーステナイト相およびフェライト相が共存する９３０〜９９０℃の温度範囲で１０分以内で焼鈍後、空冷または空冷より早い速度で冷却して、マルテンサイト相を含むフェライト相組織とし、この組織を有する熱延板を圧下率３０%以上で冷間圧延した後に焼鈍することを特徴とする、耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法が開示されている。
特許文献１に記載の製造方法では、熱延板焼鈍を連続焼鈍設備で行うためバッチ焼鈍に比べて生産性に優れるとともに、硬質なマルテンサイト相を含んだまま冷間圧延を行うことで、フェライトコロニーを効率的に破壊して耐リジング特性を向上できる利点がある。しかし、特許文献１に記載の製造方法では、熱延焼鈍板を酸洗した板を素材として得られる冷延鋼板の表面光沢が著しく損なわれるという問題が存在する。さらに、特許文献１に記載の方法で製造した冷延鋼板は、成形性に劣るという問題も存在する。
すなわち、十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたSUS430系ステンレス冷延鋼板（冷延鋼板素材）は得られていない。
特公昭47-1878号公報
本発明は、かかる課題を解決し、十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたSUS430系ステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法、ならびに冷延鋼板を提供することを目的とする。
なお、本発明において、十分な耐食性とは、表面を#600エメリーペーパーにより研磨仕上げした後に端面部をシールした鋼板にJIS H 8502に規定された塩水噴霧サイクル試験（（塩水噴霧（35℃、5質量%NaCl、噴霧2hr）→乾燥（60℃、相対湿度40%、4hr）→湿潤（50℃、相対湿度≧95%、2hr））を1サイクルとする試験）を8サイクル行った場合の鋼板表面における発錆面積率（＝発錆面積／鋼板全面積×100 [%]）が25%以下であることを意味する。
また、表面性状に優れるとは、JIS B0601-2001に準拠して圧延方向と垂直に測定した算術平均粗さRaが0.03μm以下であることを意味する。
また、優れた成形性とは、JIS Z2241に準拠した引張試験における破断伸び（El）が圧延方向と直角方向に採取したJIS 13B試験片で28%以上であることを意味する。
さらに、耐リジング特性が良好であるとは、JIS Z 2201に準拠して採取したJIS5号引張試験片の片面を#600エメリーペーパーで研磨し、単軸引張で20%の予歪を付与した後、表面をJIS B 0601-2001に準拠して、引張試験片の平行部中央のうねりを測定し、大うねり（リジング高さ）が2.5μm以下であることを意味する。
課題を解決するために検討した結果、以下を知見した。まず本発明者らは、マルテンサイト相を含んだ熱延焼鈍板を、酸洗後に冷間圧延を施した鋼板において、表面光沢が低下する要因を調査した。その結果、酸洗時に鋼板表面で粒界の選択溶解が生じ、これによって冷延鋼板の表面光沢が低下していることを突き止めた。
図1は、以下の条件により製造された鋼板表面の走査型電子顕微鏡（SEM）像を示す図である。質量%で、C:0.015%、 Si:0.15%、 Mn:0.80%、 P:0.030%、S:0.004%、 Cr:16.2%、Ni:0.11%、 Al:0.003%、 N:0.014%を含有し残部がFeおよび不可避的不純物である鋼を熱間圧延し、次いで、900℃で1分間（60秒）保持する熱延板焼鈍を行い、次いで、30℃/secの速度で冷却して熱延焼鈍板を得た(後述する実施例表2No.27)。得られた熱延焼鈍板に対し、ショットブラスト処理行い、さらに、温度80℃で20質量%硫酸の溶液中に60秒浸漬後、15質量%硝酸および3質量%弗酸からなる温度55℃の混合酸溶液中に30秒浸漬することにより脱スケールを行い酸洗鋼板を得た。得られた酸洗鋼板に対して、SEMを用いて加速電圧15kVの条件で反射電子像による表面観察行った。
図１において、（ａ）は選択溶解が生じた粒界であり、（ｂ）は選択溶解が生じていない粒界である。図１によれば、図中に存在する結晶粒界のうち、黒く太いコントラストのある粒界において選択溶解が生じている。選択溶解は幅0.1μm以上溶解しており、冷間圧延を施しても鋼板の表層部に疵として残存する。さらに、圧延中もしくは圧延後に表層部の剥離を引き起こす。これらの疵や表面剥離によって、冷延鋼板の光沢が低下する。
以上の結果を基に、上記現象を防止する方法について検討を重ねた。その結果、各種成分(特にCとN)を適正に制御し、さらに製造条件を適正に制御して熱延焼鈍板のマルテンサイト相の体積分率を5%以上とすることで、酸洗後のフェライト相粒界の選択溶解を防止できることがわかった。
続いて、本発明者らは、延性を向上させる手法について検討した。その結果、各種成分(特にCとN)を適正に制御し、さらに熱延板焼鈍後に存在するマルテンサイト相の体積分率を20%以下とすることで、延性が向上することを見出した。
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、以下を要旨とするものである。
［１］質量%で、C:0.005〜0.025%、Si: 0.02〜0.50%、Mn:0.55〜1.0%、P: 0.040%以下、S: 0.01%以下、Cr: 15.5〜18.0%、Ni: 0.01〜1.0%、Al: 0.001〜0.10%、N: 0.005〜0.025%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ、体積分率で5〜20%のマルテンサイト相と残部がフェライト相からなる金属組織を有し、さらに、鋼板表面に露出したフェライト相粒界のうち選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合が粒界全長の20%以下であるステンレス冷延鋼板用素材。
［２］質量%で、さらに、Cu:0.1〜1.0%、Mo: 0.1〜0.5%、Co: 0.01〜0.5%のうちから選ばれる１種または２種以上を含む上記［１］に記載のステンレス冷延鋼板用素材。
［３］質量%で、さらに、V: 0.01〜0.10%、Ti: 0.001〜0.05%、Nb: 0.001〜0.05%、Ca: 0.0002〜0.0020%、Mg: 0.0002〜0.0050%、B: 0.0002〜0.0050%、REM: 0.01〜0.10%のうちから選ばれる１種または２種以上を含む上記［１］または［２］に記載のステンレス冷延鋼板用素材。
［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載のステンレス冷延鋼板用素材に対して冷間圧延および焼鈍を行い得られる、フェライト系ステンレス冷延鋼板。
［５］上記［１］〜［３］のいずれかに記載のステンレス冷延鋼板用素材の製造方法であって、鋼スラブに対して、熱間圧延を施し、次いで920〜1100℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する熱延板焼鈍を行い、次いで、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却し、酸洗するステンレス冷延鋼板用素材の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%はすべて質量%である。また、本発明における選択溶解が生じたフェライト相粒界とは、酸洗によって幅0.1μm以上溶解したフェライト粒界をさす。
本発明のステンレス冷間圧延用素材を用いれば、十分な耐食性と優れた表面性状を有し、さらに成形性および耐リジング特性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板を得ることができ、産業上格段の効果を奏する。
図１は鋼板表面の走査型電子顕微鏡像を示す図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のステンレス冷延鋼板用素材は、質量%で、C:0.005〜0.025%、Si: 0.02〜0.50%、Mn: 0.50〜1.0%、P: 0.040%以下、S: 0.01%以下、Cr: 15.5〜18.0%、Ni: 0.01〜0.50%、Al: 0.001〜0.10%、N: 0.005〜0.025%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
かつ、体積分率で5〜20%のマルテンサイト相と残部がフェライト相からなる金属組織を有し、さらに、鋼板表面に露出したフェライト相粒界のうち選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合が粒界全長の20%以下であることを特徴とする。
本発明のステンレス冷延鋼板用素材は、熱間圧延を施し、次いで920〜1100℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する熱延板焼鈍を行い、次いで、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却し、酸洗することで製造することができる。
本発明のステンレス冷間圧延用素材に、好ましくは圧下率が５０%以上の冷間圧延を行い、次いで、800〜950℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する冷延板焼鈍を行うことにより、十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたステンレス冷延鋼板を得ることができる。
まず、本発明の技術内容について詳細に説明する。
本発明者らは、マルテンサイト相を含む熱延焼鈍板を酸洗した際に、フェライト相粒界の選択溶解が生じる理由について検討した。その結果、熱延板焼鈍後にフェライト相粒界で生じるCr濃度の局所的な低下が、選択溶解の原因であることを突き止めた。熱延板焼鈍後にマルテンサイト相を生成させるためには、熱延板焼鈍をフェライト相とオーステナイト相の二相温度域となるおよそ880℃以上の高温で実施する必要があり、この温度域ではほぼ全てのC、Nが鋼中に固溶する。一旦固溶したC、Nは、焼鈍後の冷却中に主にフェライト相粒界にCr炭窒化物として析出するため、粒界近傍のCr濃度が低下する場合がある。このCr濃度の低下が酸洗時に生じるフェライト相粒界の選択溶解の要因であった。この選択溶解は鋼板表層から5μm以上の深さに侵入するため、冷間圧延を施しても表層部に疵として残存するばかりか、圧延中もしくは圧延後に表層部の剥離を引き起こす。これらの疵や表面剥離によって鋼板表面に当たった光が乱反射され、冷延鋼板の光沢が低下するのである。
検討したところ、鋼板表面に露出している結晶粒界（フェライト相粒界）のうち、粒界全長の20%超が選択溶解した場合、冷延鋼板の表面性状が悪化することがわかった。一方、選択溶解が生じた粒界が全長の20%以下であれば、疵同士の間隔が比較的広いため、圧延中や圧延後の表層部剥離が起こりにくく、疵による乱反射も軽減されることから著しい光沢の低下は引き起こさない。従って、良好な表面性状を得るためには選択溶解されたフェライト相粒界長さを粒界全長の20%以下にする必要がある。より表面性状に優れた冷延鋼板を得るためには、10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下である。
以上より、酸洗時の鋼板表面での粒界の選択溶解について、本発明のステンレス冷延鋼板用素材では、鋼板表面に露出したフェライト相粒界のうち選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合を粒界全長の20%以下とする。なお、選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合は、後述する実施例に記載の方法にて測定し、求めることができる。
次に、本発明者らは、フェライト相粒界の選択溶解を抑制する方法について検討を重ねた。フェライト相粒界のCr濃度低下を抑制するためには、熱延板焼鈍後、フェライト相粒界におけるCr炭窒化物の析出量を低減する必要があり、これにはフェライト相中のC濃度、N濃度の低減が効果的である。しかし、単純に鋼中のC、Nの含有量を低減させたとしても、工業的に製錬可能な下限のC量、N量では、フェライト相粒界へのCr炭窒化物の析出を抑制できなかった。他にも、Cr炭窒化物の析出を防止する方法として、TiやNｂなどの安定化元素を添加して鋼中のC、Nを析出物として固定する方法が知られている。しかし、TiやNｂなどの元素は熱延板焼鈍時のオーステナイト相の生成を抑制するため、本発明の特徴の一つであるマルテンサイト相の生成による耐リジング性改善効果が得られず、また高価な金属を用いることによる製造コストの上昇も招いてしまう。
そこで、本発明者らは新たな選択溶解を防止する手法として、フェライト相より C、N固溶限の大きいオーステナイト相を活用することを考えた。熱延板焼鈍においてオーステナイト相を生成させ、鋼中のC、Nをオーステナイト相に多く固溶させる。熱延板焼鈍時に生成したオーステナイト相は冷却によりマルテンサイト相に変態するが、C、Nはマルテンサイト相中に固定されたままとなる。その結果、フェライト相中のC濃度、N濃度が低減される。検討の結果、鋼成分と熱延焼鈍板のマルテンサイト相分率を適正なバランスで制御することによって、熱延板焼鈍時のフェライト相中のC量、N量が低減され、熱延板焼鈍後の冷却中に生じるフェライト相粒界におけるCr炭窒化物の析出を抑制し、酸洗時のフェライト相粒界の選択溶解が軽減できることがわかった。
上記方法によってCr炭窒化物の粒界析出を防止するためには、C量、N量とマルテンサイト量(高温ではオーステナイト量)のバランスが重要となる。まず、好適なC量とN量について述べる。C濃度およびN濃度のいずれか一方または両方が0.025%を超えると、本発明の方法によってマルテンサイト相にC、Nを多く固溶させたとしても、フェライト相中に多くのC、Nが残存するため、Cr炭窒化物の析出を抑制することができない。一方、C、Nはオーステナイト相の生成を促進する効果があるため、CおよびN濃度のいずれか一方または両方を0.005%未満まで低減してしまうと、マルテンサイト相がほとんど生成せず、かえってフェライト相のC濃度、N濃度が上昇しCr炭窒化物の析出を抑制することができない。従って、C含有量およびN含有量はそれぞれ0.005〜0.025%の範囲とする必要がある。
次に、好適なマルテンサイト量について述べる。各種検討を重ねた結果、0.005〜0.025%の範囲にC量、N量を制御した場合、Cr炭窒化物の析出を抑制するために必要なマルテンサイト量は、5%以上であることがわかった。マルテンサイト量が5%未満では、熱延板焼鈍中にオーステナイト相に固溶するC量、N量が十分でないため、フェライト相中にC、Nが多く残存して熱延板焼鈍の冷却時におけるCr炭窒化物の析出を防止することができない。一方、過剰なマルテンサイト相の生成は、冷延板の成形性を低下させることが明らかとなった。マルテンサイト量が20%を超えると、その後冷間圧延およびフェライト単相温度域での焼鈍を施しても、マルテンサイト相が分解して生成したフェライト相部に炭窒化物が多量に析出して粒成長が阻害され、優れた伸びを得ることができない。さらに、熱延焼鈍板が硬質化して圧延負荷が増加し製造効率が低下する。そのため、マルテンサイト相の体積分率は5〜20%とする。好ましくは5〜15%の範囲である。マルテンサイト相の体積分率は成分（特にC、N、Si、Mn、Cr、Ni、Cu）と熱延板焼鈍温度に依存する。したがって、所望の体積分率からなるマルテンサイト相を得るには、後述する成分と熱延板焼鈍温度を制御する。なお、マルテンサイト相の体積分率は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
以上のように、鋼成分(特にCとN)とマルテンサイト相の体積分率を適正なバランスで制御することによって、優れた表面性状と成形性および耐リジング特性を兼ね備えたSUS430鋼板を、生産性に優れた連続焼鈍法によって製造することが可能となるのである。
次に、本発明のステンレス冷延鋼板用素材の成分組成について説明する。
以下、特に断らない限り%は質量%を意味する。
C:0.005〜0.025%
Cは熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成を促進し、酸洗時のフェライト相粒界の選択溶解を抑制する効果があるため、0.005%以上の含有とする。しかし、Cが0.025%を超えると本発明の方法によっても、Cr炭化物が析出してフェライト相粒界の選択溶解が防止できない。従って、C量は0.005%〜0.025%の範囲とする。下限は、好ましくは0.008%、さらに好ましくは0.010%である。上限は、好ましくは0.020%、さらに好ましくは0.015%である。
Si: 0.02〜0.50%
Siは鋼溶製時に脱酸剤として作用する元素である。この効果を得るためには0.02%以上の含有が必要である。しかし、Si量はオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量が0.50%を超えると、熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。従って、Si量は0.02〜0.50%の範囲とする。好ましくは0.10〜0.35%の範囲である。さらに好ましくは0.10〜0.30%の範囲である。
Mn:0.55〜1.0%
Mnはオーステナイト相の生成を促進し、酸洗時のフェライト相粒界の選択溶解を抑制する効果がある。この効果を得るためには0.55%以上の含有が必要である。しかし、Mn量が1.0%を超えると熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成量が過剰となって、冷延焼鈍板が硬質化して成型性が低下する。また、MnSの生成量が増加して耐食性が低下する。そのため、Mn量は0.55〜1.0%の範囲とする。好ましくは、0.60〜0.90%の範囲である。さらに好ましくは、0.75〜0.85%の範囲である。
P: 0.040%以下
Pは粒界偏析による粒界破壊を助長する元素であるため低い方が望ましく、上限を0.040%とする。好ましくは0.030%以下である。
S: 0.01%以下
SはMnSなどの硫化物系介在物となって存在して延性や耐食性等を低下させる元素である。特に含有量が0.01%を超えた場合にそれらの悪影響が顕著に生じる。そのためS量は極力低い方が望ましく、本発明ではS量の上限を0.01%とする。好ましくは0.007%以下である。さらに好ましくは0.005%以下である。
Cr:15.5〜18.0%
Crは鋼板表面に不動態皮膜を形成して耐食性を向上させる効果を有する元素である。この効果を得るためにはCr量を15.5%以上とする必要がある。しかし、Crはオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量が18.0%を超えると、熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。そのため、Cr量は15.5〜18.0%の範囲とする。好ましくは16.0〜18.0%の範囲である。さらに好ましくは16.0〜17.0%の範囲である。
Ni: 0.01〜1.0%
Niは耐食性を向上させる元素である。また、オーステナイト相の生成を促進し、熱延板焼鈍時にフェライト相とオーステナイト相が出現する二相温度域を拡大する効果がある。これらの効果は0.01%以上の含有で顕著となる。一方、Ni含有量が1.0%を超えると加工性が低下するため好ましくない。そのためNiを含有する場合は0.01〜1.0%とする。好ましくは0.05〜0.60%の範囲である。さらに好ましくは0.10〜0.30%の範囲である。
Al: 0.001〜0.10%
AlはSiと同様に脱酸剤として作用する元素である。この効果を得るためには0.001%以上の含有が必要である。しかし、Alはオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量が0.10%を超えると、熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。また、Al2O3等のAl系介在物が増加し、表面性状が低下しやすくなる。そのため、Al量は0.001〜0.10%の範囲とする。好ましくは0.001〜0.07%の範囲である。さらに好ましくは0.001〜0.05%の範囲である。より一層好ましくは0.001〜0.03%の範囲である。
N: 0.005〜0.025%
Nは熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成を促進し、酸洗時のフェライト相粒界の選択溶解を抑制する効果があるため、0.005%以上の含有とする。しかし、Nが0.025%を超えるとCr窒化物が析出して、本発明の方法によってもフェライト相粒界の選択溶解が防止できないため、0.025%以下とする。従って、N量は0.005%〜0.025%の範囲とする。下限は、好ましくは0.008%、さらに好ましくは0.010%である。上限は、好ましくは0.020%、さらに好ましくは0.015%である。
残部はFeおよび不可避的不純物である。
以上の成分組成により本発明の効果は得られるが、さらに製造性あるいは材料特性を向上させる目的で以下の元素を含有することができる。
Cu:0.1〜1.0%、Mo: 0.1〜0.5%、Co: 0.01〜0.5%のうちから選ばれる１種または２種以上
Cu:0.1〜1.0%
Cuは耐食性を向上させる元素であり、特に高い耐食性が要求される場合には含有することが有効である。また、Cuにはオーステナイト相の生成を促進し、熱延板焼鈍時にフェライト相とオーステナイト相が出現する二相温度域を拡大する効果がある。これらの効果は0.1%以上の含有で顕著となる。しかし、Cu含有量が1.0%を超えると熱間加工性が低下する場合があり好ましくない。そのためCuを含有する場合は0.1〜1.0%とする。好ましくは0.2〜0.8%の範囲である。さらに好ましくは0.3〜0.5%の範囲である。
Mo: 0.1〜0.5%
Moは耐食性を向上させる元素であり、特に高い耐食性が要求される場合には含有することが有効である。この効果は0.1%以上の含有で顕著となる。しかし、Moはオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量が0.5%を超えると熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。そのため、Moを含有する場合は0.1〜0.5%とする。好ましくは0.1〜0.3%の範囲である。
Co: 0.01〜0.5%
Coは靭性を向上させる元素である。この効果は0.01%以上の含有によって得られる。一方、含有量が0.5%を超えると製造性を低下させる。そのため、Coを含有する場合の含有量は0.01〜0.5%の範囲とする。
V: 0.01〜0.10%、Ti: 0.001〜0.05%、Nb: 0.001〜0.05%、Ca: 0.0002〜0.0020%、Mg: 0.0002〜0.0050%、B: 0.0002〜0.0050%、REM: 0.01〜0.10%のうちから選ばれる１種または２種以上
V: 0.01〜0.10%
Vは鋼中のCおよびNと化合して、固溶C、固溶Nを低減する。これにより、加工性を向上させる。さらに、熱延板での炭窒化物の析出挙動を制御して熱延起因または焼鈍起因の表面欠陥の発生を抑制して表面性状を改善する。これらの効果を得るためにはV量を0.01%以上含有する必要がある。しかし、Vはオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量が0.10%を超えると、熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。そのため、Vを含有する場合は0.01〜0.10%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.08%の範囲である。
Ti: 0.001〜0.05%、Nb:0.001〜0.05%、
TiおよびNbはVと同様に、CおよびNとの親和力の高い元素であり、熱間圧延時に炭化物あるいは窒化物として析出し、母相中の固溶C、固溶Nを低減させ、加工性を向上させる。これらの効果を得るためには、0.001%以上のTi、0.001%以上のNbを含有する必要がある。しかし、TiおよびNbはオーステナイト相の生成を抑制するため、含有量がTiが0.05%、Nbが0.05%をそれぞれ超えると、熱延板焼鈍時にオーステナイト相の生成が不十分となり、本発明によるフェライト相粒界の選択溶解抑制効果が得られない。また、過剰なTiNまたはNbCの析出により良好な表面性状を得ることができない。そのため、Tiを含有する場合は0.001〜0.05%の範囲、Nbを含有する場合は0.001〜0.05%の範囲とする。Ti量は好ましくは0.003〜0.03%の範囲である。さらに好ましくは0.005〜0.015%の範囲である。Nb量は好ましくは0.003〜0.03%の範囲である。さらに好ましくは0.005〜0.015%の範囲である。
Ca: 0.0002〜0.0020%
Caは、連続鋳造の際に発生しやすいTi系介在物の晶出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。この効果を得るためには0.0002%以上の含有が必要である。しかし、Ca量が0.0020%を超えるとCaSが生成して耐食性が低下する。そのため、Caを含有する場合は0.0002〜0.0020%の範囲とする。好ましくは0.0005〜0.0015%の範囲である。さらに好ましくは0.0005〜0.0010%の範囲である。
Mg: 0.0002〜0.0050%
Mgは熱間加工性を向上させる効果がある元素である。この効果を得るためには0.0002%以上の含有が必要である。しかし、Mg量が0.0050%を超えると表面品質が低下する。そのため、Mgを含有する場合は0.0002〜0.0050%の範囲とする。好ましくは0.0005〜0.0035%の範囲である。さらに好ましくは0.0005〜0.0020%の範囲である。
B: 0.0002〜0.0050%
Bは低温二次加工脆化を防止するのに有効な元素である。この効果を得るためには0.0002%以上の含有が必要である。しかし、B量が0.0050%を超えると熱間加工性が低下する。そのため、Bを含有する場合は0.0002〜0.0050%の範囲とする。好ましくは0.0005〜0.0035%の範囲である。さらに好ましくは0.0005〜0.0020%の範囲である。
REM: 0.01〜0.10%
REM（Rare Earth Metals）は耐酸化性を向上させる元素であり、特に溶接部の酸化皮膜の形成を抑制し溶接部の耐食性を向上させる効果がある。この効果を得るためには0.01%以上の含有が必要である。しかし、0.10%を超えて含有すると冷延焼鈍時の酸洗性などの製造性を低下させる。また、REMは高価な元素であるため、過度な含有は製造コストの増加を招くため好ましくない。そのため、REMを含有する場合は0.01〜0.10%の範囲とする。
次に本発明のステンレス冷間圧延用素材の製造方法について説明する。
本発明のステンレス冷間圧延用素材は上記成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延を施し、次いで920〜1100℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する熱延板焼鈍を行い、次いで、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却し、酸洗することで得られる。
上記した成分組成からなる溶鋼を、転炉、電気炉、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法あるいは造塊−分塊法により鋼素材（スラブ）とする。このスラブを、1100〜1250℃で1〜24時間加熱するか、あるいは加熱することなく鋳造まま直接、熱間圧延して熱延板とする。
次いで、熱延板にフェライト相とオーステナイト相の二相域温度となる920〜1100℃で5秒〜15分間の熱延板焼鈍を施す。
920〜1100℃で5秒〜15分間の熱延板焼鈍
熱延板焼鈍は本発明の金属組織を得る上で極めて重要な工程である。熱延板焼鈍温度が920℃未満では十分な再結晶が生じないうえ、フェライト単相域となるため、二相域焼鈍によって発現する本発明の効果が得られない。一方、1100℃を超えるとオーステナイト相の生成量が減少し、やはり本発明の効果が得られない。焼鈍時間が5秒未満の場合、所定の温度で焼鈍したとしてもオーステナイト相の生成とフェライト相の再結晶が十分に生じないため、所定の成形性が得られない。一方、焼鈍時間が15分を超えると生産性が低下し好ましくない。そのため、熱延板焼鈍は920〜1100℃で5秒〜15分間の範囲で行う。好ましい温度範囲は940〜1100℃、より好ましい温度範囲は960〜1100℃である。
次いで、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却する。
1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却
フェライト相粒界の選択溶解を防止するためには、熱延板焼鈍後冷却中のフェライト相粒界でのCr炭窒化物の析出を抑制することが必要である。このためには、炭窒化物の析出温度域における冷却速度を速め、Cr炭窒化物の析出が十分に生じる前に析出温度域よりも低温まで冷却するとよい。この効果を得るためには、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却する。好ましくは15℃/sec以上、より好ましくは20℃/sec以上の範囲である。なお、本発明において、冷却速度とは1100〜500℃の温度範囲における冷却速度の平均を指す。
その後、必要に応じてショットブラスト処理をおこなった後、脱スケールのために酸洗を行う。酸洗を行う場合は、例えば、温度50〜100℃の10〜30質量%硫酸の溶液中に15秒以上浸漬後、10〜30質量%硝酸および1〜10質量%弗酸からなる温度30〜80℃の混合酸溶液中に10秒以上浸漬する方法が適用できる。なお、表面研削による脱スケールを行っても良い。
以上により、本発明のステンレス冷延鋼板用素材が得られる。
次に、本発明のステンレス冷延鋼板用素材を用いて、ステンレス冷延鋼板を製造するのに好適な条件について説明する。
例えば、上記により得られたステンレス冷延鋼板用素材に対して、圧下率が50%以上の冷間圧延を行い、次いで、800〜950℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する冷延板焼鈍を行うことでフェライト系ステンレス冷延鋼板が製造される。必要に応じて酸洗や表面研磨を施して製品とする。
冷間圧延の成形性および形状矯正の観点から、冷間圧延は、50%以上の圧下率で行うことが好ましい。また、本発明では、冷延−焼鈍を２回以上繰り返しても良く、冷間圧延により板厚200μm以下のステンレス箔としても良い。
冷延板の冷延板焼鈍は、800〜950℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する。良好な成形性を得るために800〜950℃で行うことが好ましい。また、より光沢を求めるためにBA焼鈍（光輝焼鈍（bright annealing））を行っても良い。
なお、冷間圧延後および加工後にさらに表面性状を向上させるために、研削や研磨等を施してもよい。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
表１に示す成分組成を有するステンレス鋼を50kg小型真空溶解炉にて溶製した。これらの鋼塊を1150℃で1h加熱後、熱間圧延を施して4mm厚の熱延板とした。次いで、これらの熱延板に対して、表２に記載の条件で熱延板焼鈍および冷却を施した後、表面にショットブラスト処理と酸洗を行い、熱延焼鈍板（ステンレス冷延鋼板用素材）を得た。なお、酸洗は、温度80℃、20質量%硫酸の溶液中に60秒浸漬後、15質量%硝酸および3質量%弗酸からなる温度55℃の混合酸溶液中に30秒浸漬した。
こうして得られた熱延焼鈍板（ステンレス冷延鋼板用素材）から試験片を採取し、以下の評価を行った。
（１）フェライト相粒界の選択溶解
200μm×200μmの領域についてSEMによる表面観察を行い、フェライト相粒界の選択溶解の程度を評価した。幅0.1μm以上溶解したフェライト相粒界を選択溶解した粒界とし、幅0.1μm未満の粒界を選択溶解が生じていない粒界と識別した。次に、領域内に存在する全ての粒界長さの合計と、選択溶解した粒界長さの合計を撮影した組織写真から測定した。選択溶解した粒界長さが全粒界の長さに占める割合を求め、10%未満であれば特に優れた特性で合格（◎）、10%以上20%以下であれば合格（○）、20%超であれば不合格（×）とした。
（２）組織観察
断面組織観察は、採取した試験片の圧延方向と平行な断面を樹脂に埋め込み鏡面研磨後、ピクリン酸塩酸溶液で腐食（エッチング）し、光学顕微鏡を用いて板厚中央部を倍率400倍で10視野撮影した。得られた組織写真について、金属組織学的特徴からマルテンサイト相とフェライト相を識別・分離し、画像解析装置を用いてマルテンサイト相の面積率を測定し、10視野の平均値を当該熱延焼鈍板におけるマルテンサイト相の体積分率とした。
さらに、得られた熱延焼鈍板（ステンレス冷延鋼板用素材）に、冷間圧延し板厚を1.0mmとし、次いで表２に記載の条件で冷延板焼鈍を行った後、水温80℃、18質量%Na2SO4水溶液中において25C/dm2の条件での電解酸洗、および水温50℃、10質量%HNO3水溶液中において30C/dm2の条件での電解酸洗による脱スケール処理を行い、冷延焼鈍板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）を得た。得られた冷延焼鈍板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）について以下の評価を行った。
（３）成形性（延性）の評価
冷延焼鈍板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）から、圧延方向と直角方向にJIS 13B号引張試験片を採取し、引張試験をJIS Z2241に準拠して行い、破断伸びを測定し、破断伸びが30%以上の場合を特に優れた特性として合格（◎）、破断伸びが30%未満28%以上の場合を合格（○）、28%未満の場合を不合格（×）とした。
（４）表面品質評価
JIS B0601に準拠して表面粗さを測定した。算術平均粗さRaが0.02μ以下であれば特に優れた特性で合格(◎)、0.02μm超0.03μm以下であれば合格(○)、0.03超であれば不合格（×）とした。
（４）成形性（延性）の評価
冷延焼鈍板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）から、圧延方向と直角にJIS 13B号引張試験片を採取し、引張試験をJIS Z2241に準拠して行い、破断伸びを測定し、破断伸びが30%以上の場合を特に優れた特性として合格（◎）、破断伸びが30%未満28%以上の場合を合格（○）、28%未満の場合を不合格（×）とした。
（５）耐リジング特性の評価
冷延焼鈍板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）から、圧延方向と平行にJIS 5号引張試験片を採取し、試験片の片面を#600エメリーペーパーで研磨し、単軸引張で20%の予歪を付与した後、表面をJIS B 0601-2001に準拠して、引張試験片の平行部中央のうねりを測定し、最大うねり（リジング高さ）が2.5μm以下を合格（○）とし、2.5μm超えを不合格（×）とした。
（６）耐食性の評価
冷延酸洗焼鈍板から、60×100mmの試験片を採取し、表面を#600エメリーペーパーにより研磨仕上げした後に端面部をシールした試験片を作製し、JIS H 8502に規定された塩水噴霧サイクル試験に供した。塩水噴霧サイクル試験は、塩水噴霧（5質量%NaCl、35℃、噴霧2h）→乾燥（60℃、4h、相対湿度40%）→湿潤（50℃、2h、相対湿度≧95%）を1サイクルとして、8サイクル行った。塩水噴霧サイクル試験を8サイクル実施後の試験片表面を写真撮影し、画像解析により試験片表面の発錆面積を測定し、試験片全面積との比率から発錆面積率（（試験片中の発錆面積／試験片全面積）×100 [%]）を算出した。発錆面積率が10%以下を特に優れた耐食性で合格（◎）、10%超25%以下を合格（○）、25%超を不合格（×）とした。
評価結果を製造条件と併せて表２に示す。
表２より、本発明例は、破断伸び、表面品質、耐リジング特性および耐食性に優れている。
一方、成分組成が本発明範囲から外れる比較例（鋼記号ＢＡ−ＢＨ）は、破断伸び、表面品質、耐リジング特性、耐食性のいずれか１つ以上の特性において、本発明例よりも劣っている。
具体的には、比較鋼ＢＡとＢＢは、それぞれＣとＮが本発明範囲の下限値から外れるので、表２のＮｏ．１７と１８に示すように、マルテンサイト相の体積分率が小さく、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質と耐リジング特性に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＣとＢＤは、それぞれＣとＮが本発明範囲の上限値を外れるので、表２のＮｏ．１９と２０に示すように、マルテンサイト相の体積分率が大きく、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、破断伸びと表面品質に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＥは、Ｓｉが本発明範囲の上限値を外れるので、表２のＮｏ．２１に示すように、マルテンサイト相の体積分率が小さくなり、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質と耐リジング特性に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＦは、Ｍｎが本発明範囲の上限値を外れるので、表２のＮｏ．２２に示すように、マルテンサイト相の体積分率が大きくなり、破断伸びと耐食性に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＧは、Ｃｒが本発明範囲の下限値を外れるので、表２のＮｏ．２３に示すように、マルテンサイト相の体積分率が大きくなり、耐食性に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＨは、Ｃｒが本発明範囲の上限値を外れるので、表２のＮｏ．２４に示すように、マルテンサイト相の体積分率が小さくなり、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質と耐リジング特性に劣るのが分かる。
また、比較鋼ＢＩは、Ｍｎが本発明の下限値を、またＮが本発明の上限値外れるので、表２のＮｏ．２５に示すように、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質に劣るのがわかる。
また、成分組成は、本発明範囲を満たすが、熱延板焼鈍条件もしくは冷却条件が、本発明範囲を外れる比較例（Ｎｏ．２６〜２８）は、表面品質または、耐リジング特性のいずれか１つ以上の特性において、発明例よりも劣っているのが分かる。
具体的には、表２のＮｏ．２６は、熱延板焼鈍の保持温度と保持時間が本発明範囲を外れるので、マルテンサイト相の体積分率が小さくなり、耐リジング特性に劣るのが分かる。
また、表２のＮｏ．２７は、熱延板焼鈍の保持温度が本発明範囲を外れるので、マルテンサイト相の体積分率が、小さくなり、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質と耐リジング特性に劣るのが分かる。
また、表２のＮｏ．２８は、熱延板焼鈍後の冷却速度が本発明範囲を外れるので、選択溶解が生じた粒界の割合が多くなり、表面品質に劣るのが分かる。
以上より、本発明のステンレス冷間圧延用素材を用いれば、十分な耐食性を有し、表面性状、成形性および耐リジング特性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板が容易に得られることが確認された。
本発明で得られるステンレス冷延鋼板用素材は、プレス成形品や高い表面美麗性を要求される用途、例えば厨房器具や食器へ適用されるSUS430系ステンレス鋼（フェライト系ステンレス冷延鋼板）の素材として好適である。

Claims (5)

  1. 質量%で、C:0.005〜0.025%、Si: 0.02〜0.50%、Mn: 0.55〜1.0%、P: 0.040%以下、S: 0.01%以下、Cr: 15.5〜18.0%、Ni: 0.01〜1.0%、Al: 0.001〜0.10%、N: 0.005〜0.025%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
    かつ、体積分率で5〜20%のマルテンサイト相と残部がフェライト相からなる金属組織を有し、
    さらに、鋼板表面に露出したフェライト相粒界のうち選択溶解が生じたフェライト相粒界の割合が粒界全長の20%以下であるステンレス冷延鋼板用素材。
  2. 質量%で、さらに、Cu:0.1〜1.0%、Mo: 0.1〜0.5%、Co: 0.01〜0.5%のうちから選ばれる１種または２種以上を含む請求項１に記載のステンレス冷延鋼板用素材。
  3. 質量%で、さらに、V: 0.01〜0.10%、Ti: 0.001〜0.05%、Nb: 0.001〜0.05%、Ca: 0.0002〜0.0020%、Mg: 0.0002〜0.0050%、B: 0.0002〜0.0050%、REM: 0.01〜0.10%のうちから選ばれる１種または２種以上を含む請求項１または２に記載のステンレス冷延鋼板用素材。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のステンレス冷延鋼板用素材に対して冷間圧延および焼鈍を行い得られる、フェライト系ステンレス冷延鋼板。
  5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のステンレス冷延鋼板用素材の製造方法であって、鋼スラブに対して、熱間圧延を施し、次いで920〜1100℃の温度範囲で5秒〜15分間保持する熱延板焼鈍を行い、次いで、1100〜500℃の温度範囲を10℃/sec以上の冷却速度で冷却し、酸洗するステンレス冷延鋼板用素材の製造方法。
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